萬(wàn)向風(fēng)車(三)(1)

1、1萬(wàn)向風(fēng)車萬(wàn)向風(fēng)車風(fēng)能是自然界中普遍存在且很有應(yīng)用價(jià)值的可再生能源，地球上可利用的風(fēng)能資源為200億kW，是地球上可利用水能的20倍。中國(guó)陸地10m高度層可利用的風(fēng)能為2.53億kW，海上可利用的風(fēng)能是陸地上的3倍，50m高度層可利用的風(fēng)能是10m高度層的2倍。我國(guó)的風(fēng)能資源非常豐富，新疆、內(nèi)蒙、甘肅一帶風(fēng)能最大，強(qiáng)度約200~300瓦米2，平均4000~5000小時(shí)年（參見(jiàn)《中國(guó)大百科全書(shū)》—風(fēng)力機(jī)）。我國(guó)西部地域遼闊，如能大力發(fā)展風(fēng)

2、力發(fā)電，不僅可為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供動(dòng)力，而且還能保護(hù)環(huán)境，治理風(fēng)沙，減少二氧化碳?xì)怏w排放，可謂一舉多得！風(fēng)能其實(shí)準(zhǔn)確地說(shuō)也是太陽(yáng)能，是由太陽(yáng)的熱量，地球的旋轉(zhuǎn)，地球表面的不規(guī)則而引起的空氣流動(dòng)。風(fēng)能具有許多優(yōu)勢(shì)條件，所以它是世界上成長(zhǎng)非常迅速的能源。人類早就把研究的目標(biāo)，定為最大限度的利用風(fēng)能而奮斗。風(fēng)能是清潔能源，風(fēng)能不像依靠燃燒化石燃料（例如，煤炭或者天然氣）的火電廠那樣污染空氣，風(fēng)能不產(chǎn)生引起酸雨的物質(zhì)，也不產(chǎn)生溫室氣體。利用風(fēng)能的最大

3、挑戰(zhàn)就是風(fēng)力是斷斷續(xù)續(xù)的。風(fēng)能不能儲(chǔ)存（除非用蓄電池），也不能根據(jù)電力的需求進(jìn)行調(diào)整。風(fēng)電站與傳統(tǒng)電站相比較還有一些環(huán)境上的小影響，例如：由于葉片旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生噪音；審美方面的影響；還有鳥(niǎo)兒會(huì)被旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪殺死……等等，但這些問(wèn)題通過(guò)技術(shù)的發(fā)展和選擇合適的風(fēng)場(chǎng)位置已經(jīng)解決或大大的減少了。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，風(fēng)力發(fā)電一直受到人們的關(guān)注。1890年，丹麥的一項(xiàng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)計(jì)劃，首次將風(fēng)力機(jī)（也稱風(fēng)車、風(fēng)透平機(jī)、風(fēng)輪）用于發(fā)電設(shè)想，到1918年丹麥已有12

4、0臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。第一次世界大戰(zhàn)后，應(yīng)用風(fēng)力來(lái)發(fā)電曾出現(xiàn)高潮，丹麥、荷蘭應(yīng)用最早也最廣。后來(lái)由于中東油田的發(fā)現(xiàn)，使風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展緩慢下來(lái)，直到20世紀(jì)70年代，由于能源短缺和環(huán)境污染，風(fēng)力發(fā)電才又出現(xiàn)高潮。要利用風(fēng)力來(lái)發(fā)電，就必須先把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后再用發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，就要利用風(fēng)車，風(fēng)車是風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備。鑒于風(fēng)車的種類繁多，因此分類方法也是多種。按葉片數(shù)量分為：?jiǎn)稳~片，雙葉片，三葉片，四葉

5、片和多葉片；按主軸與地面的相對(duì)位置分為：水平軸、垂直軸(立軸)；按槳葉工作原理分為：升力型、阻力型。目前大量使用的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以三葉片水平軸升力型居多。風(fēng)車承擔(dān)著收集風(fēng)能再把它轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的重要任務(wù)。要了解風(fēng)車的組成、構(gòu)造和發(fā)展，3生產(chǎn)70100千瓦電力的相同尺寸的現(xiàn)代升力型風(fēng)車相比，該風(fēng)車證明了高密度轉(zhuǎn)子在應(yīng)用上的低速度的局限性。在1891年，丹麥人PoulLaCour結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)原理和原始的螺旋槳形狀設(shè)計(jì)了四葉片風(fēng)輪，應(yīng)用在歐

6、洲最好的塔式磨坊。LaCour風(fēng)輪的高速度使這些風(fēng)車完全實(shí)踐了發(fā)電。第一次世界大戰(zhàn)停止期間，25千瓦的發(fā)電機(jī)的應(yīng)用，擴(kuò)散到整個(gè)丹麥。但是，便宜的大量的化石燃料的蒸汽工廠，很快使風(fēng)車的操作者離開(kāi)了商業(yè)市場(chǎng)。第一個(gè)用飛機(jī)推進(jìn)器進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改后的小的（1到3千瓦）風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在1920年中期由ParrisDunn和Jacobs風(fēng)電公司開(kāi)發(fā)制造，并在中西部大草原的鄉(xiāng)村建立了廣泛的應(yīng)用。被安裝的這些系統(tǒng)，為農(nóng)場(chǎng)提供照明和給電池充電，供晶體管收音機(jī)

7、電力。它們的應(yīng)用被擴(kuò)展到用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一系列電器上，包括，電冰箱，冰激凌機(jī)，洗衣機(jī)，動(dòng)力工具等。但是它們的間歇操作成了一個(gè)問(wèn)題。不論任何形式的小型風(fēng)力機(jī)的市場(chǎng)，在1950年的美國(guó)，很大程度上被逐漸銷蝕了。風(fēng)力機(jī)和電力系統(tǒng)在歐洲的有風(fēng)地區(qū)和貧瘠干旱的非洲與澳大利亞部分地區(qū)繼續(xù)建立。大功率多范圍的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)首先在蘇聯(lián)產(chǎn)生，1931年，建立了100kWBalaclava風(fēng)電站。這個(gè)機(jī)器在里海沿岸工作了大約兩年，產(chǎn)生了200000度電力。后

8、來(lái)在美國(guó)，丹麥，法國(guó)，德國(guó)和英國(guó)都有風(fēng)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)。在1935年1970年期間，大功率風(fēng)力機(jī)展示了它們的工作，但也導(dǎo)致了不少失敗的結(jié)果。最大的1.25兆瓦SmithPutnam風(fēng)力機(jī)（右圖3）在佛蒙特州于1941年安裝。這個(gè)水平軸風(fēng)車設(shè)計(jì)有兩個(gè)葉片，175英尺直徑的風(fēng)輪，16噸的不銹鋼風(fēng)輪采用全槳距調(diào)節(jié)葉片，定值維持在28轉(zhuǎn)分。在1945年，僅斷斷續(xù)續(xù)工作了幾百小時(shí)，一個(gè)葉片就在靠近輪轂根部損壞了，顯然是金屬疲勞的結(jié)果。考慮到用巨人般的旋轉(zhuǎn)